JP5297337B2 - サービス処理ステム及びサービス処理方法 - Google Patents

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Description

本発明は、複数のグループの処理対象サービスを1グループの処理対象サービスごとに順次処理するサービス処理ステム及びサービス処理方法に関する。
宛先までの最適な経路を選択してデータを伝送するルーティング機構を含むデータ転送システムや割り込み機能を備えたコントローラにおいては、複数のグループの処理対象サービスが1グループごとに順次処理される。
複数のグループの処理対象サービスから、つぎに処理するサービスを選択する一つの方法は、複数のグループに優先度を与え、処理を開始する時点で優先度の最も高いグループの処理対象サービスを処理する方法である。優先度は、通常固定されている。割り込み機能を備えたコントローラにおいては、上記の優先度を使用する方法が使用される。優先度を使用する方法の問題点は、低い優先度を与えられたグループの処理対象サービスの処理が必ず実行される保証がないことである。あるグループAの優先度よりも高い優先度を与えられたグループの処理対象サービスが存在する限り、グループAの処理対象サービスは処理されない。
複数のグループの処理対象サービスから、つぎに処理するサービスを選択する他の方法は、時分割多元接続(TDMA、Time Division Multiple Access)と呼称される方法である。TDMAは、複数のグループの処理対象サービスのそれぞれの処理に必要なデータをそれぞれ記憶する複数の入力ソース及び伝送機構を備えたデータ転送システムを対象としている。したがって、たとえば、ルーティング機構などのデータ転送システムに使用される。TDMAにおいて、複数の入力ソースに、入力ソースごとに定めた時間比率の、伝送機構のアクセス権が与えられる。各入力ソースのサービスの頻度は、時間比率で定められる。すなわち、TDMAは、優先度の代わりに時間比率を使用する。TDMAを使用したデータ転送システムは、たとえば、特許文献1乃至3に開示されている。
TDMAにおいては、アクセス権が与えられている入力ソースの処理対象サービスの処理は必ず実行される。しかし、その入力ソースに処理対象サービスが存在しない場合には、時間比率によって定められた時間に伝送機構が使用されない。したがって、このような場合にサービス処理システム全体の効率が低下するという問題点が存在する。
また、TDMAを実現するには、入力ソースごとの時間比率に基づいた時間割を定めたテーブルを予め作成しておく必要がある。時間割は、スロットと呼称される単位時間ごとに、伝送機構のアクセス権が与えられる入力ソースを規定する。たとえば、10000分の1の時間比率を実現するには、10000個のスロットに相当するエントリを含むテーブルが必要となる。このような場合に、テーブルの大きさが膨大となり、同時に、頻繁に処理が行われるサービスの入力ソースのエントリへの登録は非常に冗長なものとなる。
上述のように、TDMAにおいては、サービス処理システム全体の効率が低下するおそれがあるという問題点や、処理頻度の比率が大きく異なる入力ソースを取り扱う場合に、サービス処理システムの規模が大きく冗長なものとなるという問題点が存在する。
このように、低い優先度のグループの処理対象サービスの処理を確実に実行し、処理頻度の比率が大きく異なる入力ソースを取り扱う場合に、効率を低下させないコンパクトなサービス処理システム及びサービス処理方法は開発されていない。
特開2003−69630 特開2004−318315 特開2009−212634
したがって、低い優先度のグループの処理対象サービスの処理を確実に実行し、処理頻度の比率が大きく異なる入力ソースを取り扱う場合に、効率を低下させないコンパクトなサービス処理システム及び簡単なサービス処理方法に対するニーズがある。
本発明によるサービス処理システムは、複数のグループの処理対象サービスを1グループごとに順次処理するサービス処理部と、前記サービス処理部が前記複数のグループのサービスを処理する際の優先度を示す値を設定する優先度設定部と、を備える。前記優先度設定部は、最初に前記複数のグループのそれぞれの初期の優先度を示す初期値を設定し、あるグループのサービスが前記サービス処理部によって処理された後に、サービスが処理されたグループの優先度を示す値として前記初期値を設定し、さらに、前記複数のグループの内、該サービスが処理されたグループ以外のグループの優先度を示す値を、優先度が増加するように所定分変化させる。前記サービス処理部は、処理を開始する時点で、前記複数のグループの優先度を示す値に基づいて優先度の最も高いグループの処理を行う。
本発明によるサービス処理方法は、サービス処理部と優先度設定部とを含むシステムによって、複数のグループの処理対象サービスを1グループごとに順次処理する。本方法は、前記優先度設定部が、最初に前記複数のグループのそれぞれの初期の優先度を示す初期値を設定するステップと、あるグループのサービスが前記サービス処理部によって処理された後に、前記優先度設定部が、サービスが処理されたグループの優先度を示す値として前記初期値を設定し、さらに、前記複数のグループの内、該サービスが処理されたグループ以外のグループの優先度を示す値を、優先度が増加するように所定分変化させるステップと、を含む。さらに、本方法は、前記サービス処理部が、処理を開始する時点で、前記複数のグループの優先度を示す値に基づいて優先度の最も高いグループの処理を行うるステップを含む。
本発明によれば、優先度設定部が、最初に前記複数のグループのそれぞれの初期の優先度を示す初期値を設定し、あるグループのサービスが前記サービス処理部によって処理された後に、前記優先度設定部が、サービスが処理されたグループの優先度を示す値として前記初期値を設定し、さらに、前記複数のグループの内、該サービスが処理されたグループ以外のグループの優先度を示す値を、優先度が増加するように所定分変化させる。したがって、サービスが処理されないグループの優先度は時間の経過とともに増加し、低い優先度のグループのサースが必ず実行される。また、処理頻度が大きく異なる複数のグループを扱う場合にも処理効率が低下することはない。さらに、優先度設定部は、大規模なテーブルを使用する必要がなくコンパクトなサービス処理システム及び簡単なサービス処理方法が実現できる。
本発明の実施形態によれば、前記優先度設定部は、デクリメントカウンタを含み、前記デクリメントカウンタの値が優先度の値を示し、前記デクリメントカウンタの値が小さいほど優先度が高い。
本実施形態によれば、デクリメントカウンタを使用して簡単に優先度設定部を実現することができる。
本発明の実施形態によれば、サービス処理システムは、前記複数のグループの処理対象サービスのそれぞれの処理に必要なデータをそれぞれ記憶する複数の入力ソースからなる記憶部をさらに備えている。
本実施形態によれば、優先度設定部が、複数のグループの処理対象サービスのそれぞれの処理に必要なデータをそれぞれ記憶する複数の入力ソースの優先度を設定するように構成することにより、低い優先度の入力ソースの処理も必ず実行する、効率的でコンパクトなサービス処理システムが実現される。
本発明の実施形態によれば、前記複数の入力ソースのそれぞれが、FIFO型バッファである。
本実施形態によれば、優先度設定部が、複数のグループの処理対象サービスのそれぞれの処理に必要なデータをそれぞれ記憶する複数のFIFO型バッファの優先度を設定するように構成することにより、低い優先度のFIFO型バッファの処理も必ず実行する、効率的でコンパクトなサービス処理システムが実現される。
本発明の実施形態によれば、前記複数のグループの処理対象サービスの処理が割り込みによって要求される。
本実施形態によれば、優先度設定部が、複数のグループとして割り込みの優先度を設定するように構成することにより、優先度の低い割り込みの処理も必ず実行する、効率的でコンパクトなサービス処理システムが実現される。
本発明の実施形態によれば、前記サービス処理部はデータ転送機構であり、サービスがデータ転送である。
本実施形態によれば、優先度設定部が、複数のグループのデータ転送の優先度を設定するように構成することにより、低い優先度のデータ転送も必ず実行する、効率的でコンパクトなデータ転送システムが実現される。
本発明の実施形態によれば、前記複数のグループのそれぞれの初期の優先度を示す初期値によって、前記複数のグループの処理対象サービスの処理頻度を定めている。
本実施形態によれば、前記複数のグループのそれぞれの初期の優先度を変えることにより、前記複数のグループの処理対象サービスの処理頻度を変えることができる。
本発明の一実施形態によるサービス処理システムの主要部の構成を示す図である。 図1に示したサービス処理システムの主要部が、データ転送システムに使用された場合の構成を示す図である。 従来のデータ転送システムの構成の一例を示す図である。 データ転送機構による処理を示す流れ図である。 優先度設定部による処理を示す流れ図である。 ある入力ソースの時刻に対する優先度の変化を概念的に示す図である。 入力ソース0乃至4の優先度を示す値の時間変化を示す図である。 ケース1乃至7について、入力ソース0乃至4のサービス頻度、すなわち転送回数を示す図である。
図1は、本発明の一実施形態によるサービス処理システムの主要部の構成を示す図である。本実施形態によるサービス処理システムは、複数のグループの処理対象サービスを1グループごとに順次処理するサービス処理部105と、前記サービス処理部が前記複数のグループのサービスを処理する際の優先度を示す値を設定する優先度設定部101と、を備える。本実施形態によるサービス処理システムは、前記複数のグループの処理対象サービスのそれぞれの処理に必要なデータをそれぞれ記憶する複数の入力ソースからなる記憶部103をさらに備える。図1において複数の入力ソースは5個であり、0から4の番号で示される。
図2は、図1に示したサービス処理システムの主要部が、データ転送システムに使用された場合の構成を示す図である。データ転送システムは、外部から受信した転送されるべきデータを記憶する受信バッファ201と、それぞれ優先度を与えられた複数の入力ソースからなる記憶部103と、外部へ送信する転送後のデータを記憶する送信バッファ207と、を備える。さらに、データ転送システムは、受信バッファ201から記憶部103へデータを転送するデータ転送機構203と、優先度設定部101と、記憶部103から送信バッファ207へデータを転送するデータ転送機構205と、を備える。ここで、図2におけるデータ転送機構205は、図1におけるサービス処理部105に相当する。
つぎに、図2のデータ転送システムの機能について詳細に説明する。受信バッファ201は、外部から受信した転送されるべきデータを記憶する。図2において、受信バッファ201は、4個の区分されたバッファからなる。区分されたバッファの数は、データ転送システムの受信側に接続されるチャネルの数に対応する。
データ転送機構203は、受信バッファ201に記憶された、転送されるべきデータを記憶部103の、それぞれ優先度を与えられた複数の入力ソースへ転送する。ここで、転送されるべきデータがパケットである場合に、データ転送機構203は、パケットのヘッダの情報に基づいて、記憶部103のどの入力ソースへ転送するかを定めてもよい。
優先度設定部101は、記憶部103の入力ソースの優先度を設定する。優先度設定部101によって入力ソースの優先度が、処理中に動的に変更されることが本発明の特徴の一つである。優先度設定部101の機能の詳細については後で説明する。
データ転送機構205は、記憶部103の複数の入力ソースに記憶された、転送されるべきデータを、優先度にしたがって送信バッファ207へ転送する。図2において、送信バッファ207は、4個の区分されたバッファからなる。区分されたバッファの数は、データ転送システムの送信側に接続されるチャネルの数に対応する。
図4は、データ転送機構205による処理を示す流れ図である。
図4のステップS1010において、データ転送機構205は、記憶部103の複数の入力ソースの優先度を調べる。複数の入力ソースの優先度は、記憶部103または他の記憶装置に記憶させておく。
図4のステップS1020において、データ転送機構205は、最も優先度の高い入力ソースの転送されるべきデータを転送する。
図3は、従来のデータ転送システムの構成の一例を示す図である。データ転送システムは、外部から受信した転送されるべきデータを記憶する受信バッファ301と、外部へ送信する転送後のデータを記憶する送信バッファ307と、を備える。さらに、データ転送システムは、受信バッファ301から送信バッファ307へデータを転送するデータ転送機構305を備える。受信バッファ301は、4個の区分されたバッファからなる。4個の区分されたバッファには固定された優先度が与えられる。データ転送機構305は、区分されたバッファの内、優先度が最も高いものに記憶された、転送されるべきデータを転送する。したがって、区分されたバッファの内優先度の低いものに記憶された、転送されるべきデータは、より優先度の高いものに転送されるべきデータが存在する限り転送されない。
本発明の他の実施形態として、図3のデータ転送システムに、優先度設定部101を追加し、受信バッファ301の区分されたバッファの優先度を処理中に動的に変更するようにしてもよい。
ここで、優先度設定部101の機能を詳細に説明する。
図5は、優先度設定部101による処理を示す流れ図である。ここで、記憶部103の入力ソースの番号をNで示す。図1及び図2において、Nは0から4の整数である。
図7は、入力ソース0乃至4の優先度を示す値の時間変化を示す図である。時刻mにおいて、入力ソース0乃至4の優先度を示す値は初期値であり、それぞれ、30、32、34、36及び38である。優先度を示す値が小さいほど優先度は高いものとする。時刻mにおいて、入力ソース0の優先度が最も高いので、データ転送機構205は、入力ソース0に記憶されたデータ、たとえばパッケトを転送する。図7において、ある時刻において最も高い優先度を示す値を、その周囲を囲むことによって表示している。データ転送後に時刻は、m+1へ推移する。時刻が推移するごとに、図5に示した優先度設定部101による処理が起動される。
図5のステップS2010において、優先度設定部101は、Nを0とする。
図5のステップS2020において、優先度設定部101は、入力ソースNのデータが直前に転送されたかどうか判断する。入力ソースNのデータが直前に転送されていれば、ステップS2030に進む。入力ソースNのデータが直前に転送されていなければ、ステップS2040に進む。図7の時刻m+1において、入力ソース0のデータが直前に転送されているのでステップS2030に進む。
図5のステップS2030において、優先度設定部101は、データが直前に転送された入力ソースの優先度を初期の優先度とする。図7の時刻m+1において、入力ソース0のデータが直前に転送されているので優先度設定部101は、入力ソース0の優先度を示す値を初期値30とする。
図5のステップS2050において、優先度設定部101は、Nが最大値であるかどうか判断する。Nが最大値であれば、処理を終了する。Nが最大値でなければステップS2060に進む。図7においてNの最大値は4である。ここで、Nは0であるのでステップS2060に進む。
図5のステップS2060において、優先度設定部101は、Nに1を加算し、ステップS2020に進む。具体的にNは1となる。
図5のステップS2020において、優先度設定部101は、入力ソースNのデータが直前に転送されたかどうか判断する。図7の時刻m+1において、入力ソース1のデータは直前に転送されていないのでステップS2040に進む。
図5のステップS2040において、優先度設定部101は、入力ソース1の優先度を増加させる。具体的に、優先度設定部101は、入力ソース1の優先度を示す値を1減少させることによって入力ソース1の優先度を増加させる。
ここで、入力ソースの優先度を示す値を管理するのにデクリメントカウンタを使用してもよい。デクリメントカウンタの単位が小さ過ぎる場合には、所定の上位ビットのみを使用すればよい。デクリメントカウンタの値は、時間の経過とともに減少するので優先度は増加する。ステップS2030の処理において、優先度設定部101は、データが直前に転送された入力ソースのデクリメントカウンタに初期値を設定する。
また、デクリメントカウンタの代わりに、上限値を定めてインクリメントカウンタを使用してもよい。
以下同様にして、Nが2乃至4の場合の処理を行う。図7の時刻m+1において、優先度設定部101は、入力ソース1乃至4の優先度を示す値をそれぞれ1減少させることによって入力ソース1乃至4の優先度を増加させる。
時刻m+1において、優先度設定部101が図5に示す処理を行った結果、入力ソース0乃至4の優先度を示す値は、それぞれ、30、31、33、35及び37となる。入力ソース0の優先度が最も高いので、データ転送機構205は、入力ソース0のデータを転送する。
時刻m+2において、優先度設定部101が図5に示す処理を行った結果、入力ソース0乃至4の優先度を示す値は、それぞれ、30、30、32、34及び36となる。入力ソース0及び1の優先度が最も高いので、データ転送機構205は、入力ソース0のデータを転送する。
時刻m+3において、優先度設定部101が図5に示す処理を行った結果、入力ソース0乃至4の優先度を示す値は、それぞれ、30、29、31、31及び35となる。入力ソース1の優先度が最も高いので、データ転送機構205は、入力ソース1のデータを転送する。
時刻m+4において、優先度設定部101が図5に示す処理を行った結果、入力ソース0乃至4の優先度を示す値は、それぞれ、29、32、30、32及び34となる。入力ソース0の優先度が最も高いので、データ転送機構205は、入力ソース0のデータを転送する。
時刻m+5において、優先度設定部101が図5に示す処理を行った結果、入力ソース0乃至4の優先度を示す値は、それぞれ、30、31、29、31及び33となる。入力ソース2の優先度が最も高いので、データ転送機構205は、入力ソース2のデータを転送する。
時刻m+6において、優先度設定部101が図5に示す処理を行った結果、入力ソース0乃至4の優先度を示す値は、それぞれ、29、30、34、30及び32となる。入力ソース0の優先度が最も高いので、データ転送機構205は、入力ソース0のデータを転送する。
時刻m+7において、優先度設定部101が図5に示す処理を行った結果、入力ソース0乃至4の優先度を示す値は、それぞれ、30、29、33、29及び31となる。入力ソース1及び3の優先度が最も高いので、データ転送機構205は、入力ソース1のデータを転送する。
時刻m+8において、優先度設定部101が図5に示す処理を行った結果、入力ソース0乃至4の優先度を示す値は、それぞれ、29、32、32、28及び30となる。入力ソース3の優先度が最も高いので、データ転送機構205は、入力ソース3のデータを転送する。
時刻m+9において、優先度設定部101が図5に示す処理を行った結果、入力ソース0乃至4の優先度を示す値は、それぞれ、28、31、31、36及び29となる。入力ソース0の優先度が最も高いので、データ転送機構205は、入力ソース0のデータを転送する。
時刻m+10において、優先度設定部101が図5に示す処理を行った結果、入力ソース0乃至4の優先度を示す値は、それぞれ、30、30、30、35及び28となる。入力ソース4の優先度が最も高いので、データ転送機構205は、入力ソース4のデータを転送する。
このように入力ソース0乃至4のデータが転送される。本実施形態によれば、初期値で最も低い優先度を与えられた入力ソース4に記憶されたデータであっても必ず転送が行われる。本実施形態において、最も高い初期の優先度が与えられた入力ソース0の初期値(30)と最も低い初期の優先度が与えられた入力ソース4の初期値(38)の差は8である。また、両者の初期値の間の初期値を与えられた3個の入力ソースが存在する。8回の転送処理の後に入力ソース4の優先度を示す値は、入力ソース0の初期値と同じ30となる。その後、入力ソース4以外の全ての入力ソースの処理が行われたとしても、12回の転送処理が行われた後には入力ソース4の優先度を示す値が最小となり、入力ソース4の処理が行われる。一般に、ある入力ソースの処理が行われるまでの最大待ち時間(単位は、1回の転送処理時間)は、以下の式で表せる。
最大待ち時間 =
(入力ソースの数−1)+(最大優先度を示す値−該入力ソースの優先度を示す値)
図6は、ある入力ソースの時刻に対する優先度の変化を概念的に示す図である。横軸は時間を示し、縦軸は優先度の高さを示す。その入力ソースのデータが転送されない間は、優先度は時間の経過とともに高くなる。その入力ソースのデータが転送された後に、その入力ソースの優先度は初期の優先度となる。
表1は、入力ソース0乃至4の優先度を示す値の初期値の、7個の組を示す表である。優先度を示す値は、優先度設定部101によって、図5及び図7を参照して説明したように変更される。表1において、7個の組はケース1乃至7によって示される。
表2は、延べ100万回の転送処理を行った場合に、上記の7個の組の初期値を与えられた入力ソース0乃至4が、それぞれ何回転送処理の対象となるかを示す表である。表2において、7個の組はケース1乃至7によって示される。
Figure 0005297337
Figure 0005297337
ケース1において、入力ソース0と入力ソース4との間の優先度を示す値の差は15であり、ケース7において、入力ソース0と入力ソース4との間の優先度を示す値の差は4095である。入力ソース4の転送回数は、ケース1において54545回(100万回に対して5.4%)であり、ケース4において244回(100万回に対して0.024%)である。
図8は、ケース1乃至7について、入力ソース0乃至4のサービス頻度、すなわち転送回数を示す図である。図8の横軸は入力ソースを示し、縦軸は転送回数を示す。
このように複数の入力ソースの優先度を示す値の初期値の差を変えることにより、複数の入力ソースのそれぞれの処理頻度を変えることができる。この場合に、システムが記憶する必要のある初期値の数は、入力ソースの数である。したがって、システムの規模が大きく冗長となることはない。
また、本実施形態によれば、処理頻度が非常に小さい入力ソースであっても確実に処理の対象となる。さらに、本実施形態によれば、処理頻度が全く異なる入力ソースを扱う場合であっても、システムの規模が大きくなることはない。
本発明の上記の実施形態によれば、複数のグループのそれぞれの、優先度を示す値を変化させる所定分の値は同一である。本発明の他の実施形態において、上記の所定分の値を単独でまたは初期値と合わせてグループごとに変化させることによって、上記の複数のグループの処理対象サービスの処理頻度を定めてもよい。
上記の実施形態はデータ転送システムに関するものである。本発明は、データ転送システムの他に、たとえば、データの入出力ソースを独立して備えない、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)などのLSIに用いられる割り込みコントローラ(interrupt controller chip/module)の回路に応用することもできる。
101…優先度設定部、103…記憶部、105…サービス処理部、201…受信バッファ、203,205…データ転送機構、207…送信バッファ

Claims (8)

  1. 複数のグループの処理対象サービスを1グループごとに順次処理するサービス処理部と、
    前記サービス処理部が前記複数のグループのサービスを処理する際の優先度を示す優先度値を設定する優先度設定部と、を備えるサービス処理システムであって、
    前記優先度設定部は、
    記複数のグループのそれぞれの前記優先度値を、予め定めた初期値設定し、
    一のグループのサービスが前記サービス処理部によって処理される毎に、
    当該一のグループの前記優先度値に前記初期値を再び設定すると共に
    他のグループの前記優先度値を、優先度が予め定めたレベルだけ上がるように、予め定めた値だけ変化させ、
    前記サービス処理部は、処理を開始する時点で、前記優度値に基づいて優先度の最も高いグループの処理を行う、
    サービス処理システム。
  2. 前記優先度値は、小さいほど高い優先度を表し、
    前記優先度設定部は、
    前記複数のグループのそれぞれの前記優先度値を出力するデクリメントカウンタを含み、
    一のグループのサービスが前記サービス処理部によって処理される毎に、前記デクリメントカウンタを前記予め定めた値だけ減算させる
    請求項1に記載のサービス処理システム。
  3. 前記複数のグループの処理対象サービスのそれぞれの処理に必要なデータをそれぞれ記憶する複数の入力ソースからなる記憶部をさらに備える請求項1または2に記載のサービス処理システム。
  4. 前記複数の入力ソースのそれぞれが、FIFO型バッファである請求項3に記載のサービス処理システム。
  5. 前記複数のグループの処理対象サービスの処理が割り込みによって要求される請求項1または2に記載のサービス処理システム。
  6. 前記サービス処理部はデータ転送機構であり、サービスがデータ転送である請求項1から4のいずれかに記載のサービス処理システム。
  7. 前記複数のグループのそれぞれの前記優先度値の初期値によって、前記複数のグループの処理対象サービスの処理頻度を定めた請求項1から6のいずれかに記載のサービス処理システム。
  8. サービス処理部と優先度設定部とを含むシステムによって、複数のグループの処理対象サービスを1グループごとに順次処理するサービス処理方法であって、
    前記優先度設定部が、前記複数のグループのそれぞれの優先度を示す優先度値を、予め定めた初期値設定するステップと、
    一のグループのサービスが前記サービス処理部によって処理される毎に、前記優先度設定部が、前記一のグループの前記優先度値に前記初期値を再び設定すると共に他のグループの前記優先度値を、優先度が予め定めたレベルだけ上がるように、予め定めた値だけ変化させるステップと、
    前記サービス処理部が、処理を開始する時点で、前記優先度値に基づいて優先度の最も高いグループの処理を行うステップと、
    を含む
    サービス処理方法。
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